Устройство для снятия характеристик термоэлектрических материалов

 

Устройство для снятия характеристик термоэлектрических материалов предназначено для измерения коэффициента термоЭДС , удельного сопротивления и получения статической характеристики. Сущность изобретения: устройство состоит из П-образного металлического основания, по направляющим которого с помощью регулировочного стержня может перемещаться стенка. К стенкам основания с внутренней стороны припаяны полупроводниковые термоэлектрические модули, электрически подсоединенные к выходам двухканального регулятора -температуры. Вторые стороны термоэлектрических модулей соединены с измерительными пластинами, к которым прикреплены датчики температуры, подключенные к соответствующим входам двухканального регулятора температуры. Регулирующий резистор последовательно соединен с измерительной пластиной и с калибрующим резистором, измерительная пластина соединена с измерительным резистором и с вертикальным входом отциллографа, горизонтальный вход которого соединен с движком калибрующего резистора , а общий вывод соединен с точкой соединения калибрующего и измерительного резисторов.1 ил. ел с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4776725/25 (22) 03.01.90 .(46) 07,01,93. Бюл. 1 (71) Дагестанский политехнический институт (72) Т.А.Исмаилов, Н.P.Ñàëìàíoâ, Ю.Н.Цветков и И.P.Êåðèìîâ (73) Т.А.Исмаилов (56) 1. Авторское свидетельство СССР

М 490032, кл. G 01 R 19/03, 1974.

2. Анатычук Л.И. Термоэлементы и термоэлектрические устройства. Киев: Наукова

Думка, 1979, с. 239 — 240. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СНЯТИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ (57) Устройство для снятия характеристик термоэлектрических материалов предназначено для измерения коэффициента термо.ЭДС, удельного сопротивления. и получения статической характеристики. Сущность изобретения; устройство состоит из П-образноИзобретение относится к области исследования свойств термоэлектрических материалов и предназначено, в частности, для измерения коэффициента термоЭДС, удельного сопротивления и получения статической характеристики.

Известно устройство для определения коэффициента термоЭДС минералов, содержащее эталонный образец, характеризующийся одинаковыми значениями коэффициента термоЭДС и переменными тепловыми свойствами в различных зонах; и .два датчика для определения величины, характеризующей тепловые свойства соответ. ственно эталонного образца и исследуемого,„5U,, 1787271 АЗ (я)з G 01 N 25/32, G 01 R 19/03 го металлического основания, по направляющим которого с помощью регулировочного стержня может перемещаться стенка. К стенкам основания с внутренней стороны припаяны полупроводниковые термоэлектрические модули, электрически подсоединенные к выходам двухканального регулятора температуры. Вторые стороны термоэлектрических модулей соединены с измерительными пластинами, к которым прикреплены датчики температуры, подключенные к соответствующим входам двухканального регулятора температуры.

Регулирующий резистор последовательно соединен с измерительной пластиной и с калибрующим резистором, измерительная пластина соединена с измерительным рези- 3 старом и с вертикальным входом отциллографа, горизонтальный вход которого соединен с движком калибрующего резистора, а общий вывод соединен с точкой соединения калибрующего и измерительного резисторов. 1 ил, 00 минерала. Данное устройство характеризуется большой погрешностью и невозможностью одновременного определения нескольких параметров, ! д

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для определения термоэлектрической добротности, содержащее источник переменного тока, к выходу которого последовательно подклю-. чены переключатель полярности, источник постоянного тока, калибрующий и регулировочный резисторы, причем точка соединения калибрующего и измерительного резисторов подключена к первому входу

1787271 двухлучевого осциллографа, второй вход которого подключен с точкой соединения исследуемого образца и переключателя полярности.

Недостатками известного устройства являются невозможность получения наглядных статических характеристик образца, сложность процесса измерений, большая погрешность в измерениях, обусловленная саморазогревом образца за счет прохождения постоянной составляющей измерительного тока.

Целью изобретения является повыше- . ние точности и упрощение измерений, На чертеже представлена схема устройства для снятия характеристик термоэлектрических материалов.

Устройство для снятия характеристик термоэлектрических материалов состоит из П-образного металлического основания 1, по направляющим которого с помощью регулировочного стержня 2 мажет перемещаться стенка 3. К стенкам 4 и 3 с внутренней стороны припаяны полупроводниковые термоэлектрические модули 5 и 6, электрически подсоединенные к выходам двухканального регулятора 7 температуры.

Вторые стороны термоэлектрических модулей 5 и 6 соединены с измерительными пластинами 8 и 9, к которым прикреплены датчики 10 и 11 температуры, подключен ные к соответствующим входам двухканального регулятора 7 температуры.

Регулировочный резистор 12 последовательно соединен с измерительной пластиной 9 и с калибрующим резистором 13, измерительная пластина 8 соединена с из-. мерительным резистором 14 и с вертикальным входом осциллографа 15, горизонтальный вход которого соединен с движком калибрующего резистора 13, а об. щий вывод соединен с точкой соединения калибрующего 13 и измерительного 14 резисторов.

Устройство работает следующим образом:

Исследуемый образец 16 помещают между измерительными пластинами 8 и 9 и закрепляют регулировочным стержнем 2, .С помощью регулятора 7температуры подсоедийенным к нему термоэлектрическйм мо-дулям 6 и 5 задаются требуемые температуры спаев исследуемого образца, которые через 4-5 мин устанавливаются и в дальнейшем поддержива ются автоматически.

Переменный электрический ток проходит через регулировочный резистор 12, измерительную пластину 9, исследуемый

10 .ние напряжения на измерительном рези20

Подготовив таким образом устройство к работе, с помощью стержня 2 между изме30 рительными пластинами 8 и 9 закрепляют

55 образец 16, правую измерительную пластину 8, измерительный резистор 14 и второй выход источника питания. Часть напряжения источника, определяемая делителем, включающим регулировочный резистор 12 и калибрующий резистор 13, снимается с движка последнего и подается на вход горизонтальной развертки осциллографа 15, на вертикальный вход которого подается падесторе 14.

Для определения характеристик исследуемого материала необходимо предварительно подготовить устройство к работе, Для этого с помощью резистора 12 задают необходимую (в зависимости от исследуемого материала) силу тока и, вращая ручки осциллографа, устанавливают одинаковые масштабы развертки по осям X и У, Выводя резистор 13 на ноль, убирают развертку по оси X и, замкнув измерительные пластины 8 и 9, отмечают максимальное отклонение по оси Y. Затем, разорвав контакт пластин 8 и

9, с помощью резистора 13 устанавливают такое же максимальное отклонение по оси

Х. образец исследуемого материала, необходимую температуру спаев которого задают и автоматически поддерживают с помощью терморегулятора 7.

В результате проведения этих операций на экране осциллографа получают наглядную характеристику исследуемого материала. По этой характеристике снимаемые параметры исследуемого материала определяются следующим образом, Расстоянию от центра экрана до точки пересечения характеристики:с горизонтальной осью d> с учетом коэффициента усиления осциллографа К соответствует термоЭДС Е = Kd<, Действительно, поскольку на оси Y отмечается падение напряжения на измерительном резисторе 14, пропорциональное силе тока через исследуемый образец, то равенство нулю последнего означает, что падение напряжения на исследуемом образце равно возникшему в нем и противоположно направленному термоЭДС.

Коэффициент термоЭДС определяется по формуле а=Е/ AT, где A Т - заданная терморегулятором разность температур на спаях исследуемого образца.

1787271

Составитель И;Керимов

Техред М.Моргентал Корректор A.Îáðó÷àð

Редактор

За аз 273 Тираж Подписное каз

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ P

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

R — электрическое сопротивление исследуемого образца определяется тангенсом угла наклона характеристики т.е, берется точка на характеристике. находят ее проекцию и делением dy Hà dx определяется тан- 5 генс угла наклона: R = tg p = dy/dx

Действительно, на оси Х отмечается падение напряжения, подаваемого на исследуемый образец, а на оси Y — падение напряжения, пропорционального силе тока 10 через этот образец.

По известным размерам образца и электрическому сопротивлению определяется удельное сопротивление материала и проводимость: сТ -1/ р - i/RS, где I — длина образца (см);

$ — площадь сечения образца (см) .

Формула изобретения

Устройство для снятия харлктеристик 20 термоэлектрических материалов. соде ржащее осциллограф и подключенные через регулировочный калибрующий и измерительный резисторы к источнику переменното тока измерительные пластины с полупроводниковыми термоэлектрическими модулями, присоединенными своими вторыми спаями с обеспечением теплового контакт к стенкам основания, и датчикй температуры, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что; с целью повышения точности и упрощения измерений, оно дополнительно содержит двухканальный регулятор температуры, входы которого подключены к датчикам температуры, прикрепленным к измерительным пластинам, а выходы —. к полупроводниковым термоэлектрическим модулям, причем горизонтальный вход осциллографа соединен с движком калибрующего резистора, вертикальный вход осциллографа подключен к точке соединения измерительной пла- стины и измерительного резистора, а общий вывод — к точке соединения калибрующего и измерительного резисторов,